1. 背景

水泥是最重要的建筑材料，廣泛應(yīng)用于建筑、水利、國防、基礎(chǔ)設(shè)施等工程，其質(zhì)量的重要性不言而喻。由于混合材料的不同，不同產(chǎn)地、不同工藝制成的水泥，其真密度不盡相同。而密度作為水泥基本的物理參數(shù)之一，影響著水泥的品質(zhì)、性能及應(yīng)用，因此準(zhǔn)確測定水泥的密度有一定的現(xiàn)實意義。本文研究采用丹東百特研制的BetterPyc 380多功能真密度儀測試水泥的密度，為有此類需求的用戶提供參考。

傳統(tǒng)的水泥密度測定方法是“李氏瓶法"，有操作復(fù)雜，精度低等不足。本實驗的是依據(jù)最新的團體標(biāo)準(zhǔn)T/CCAS 012-2019《水泥密度測定方法（氣體置換法）》進(jìn)行的，此法具有操作簡便，速度快精度高等特點，是最新的粉體材料密度測定方法。本實驗使用BetterPyc 380多功能真密度儀，同時探索氣體類型和分析壓力對水泥密度測試結(jié)果的影響，以獲取更為準(zhǔn)確的測試結(jié)果。

2. 實驗方案

用0.90mm方孔篩網(wǎng)對水泥試樣進(jìn)行篩分后，稱量100g放入烘箱110℃干燥1h，取出放置于干燥器中冷卻至室溫。分別將氮氣和氦氣作為分析氣體，在分析壓力為5，10，15和20psig，測試溫度為20℃條件下測試樣品的密度。

3. 結(jié)果和討論

我們從表中看到，隨著分析壓力的增大，密度測試結(jié)果增加。當(dāng)分析壓力增加到10 psig后，密度測試結(jié)果增加變緩。引起該現(xiàn)象的原因在于水泥顆粒上有孔隙，隨著壓力增加，分析氣體更多地進(jìn)入水泥顆粒的孔隙中引起體積測試值減小，密度值增大。當(dāng)壓力再繼續(xù)增大，水泥顆粒上的孔隙趨近于充滿氣體時，體積測試值也趨近于恒定，密度值趨近于穩(wěn)定，所以，用較大的壓力測試水泥密度，測試結(jié)果更接近真實值。

那么，不同的分析氣體對水泥密度測試結(jié)果有可影響呢？從圖1可以看出，隨著分析壓力增大，以氦氣為分析體氣所得的密度結(jié)果偏大一些。這是由于氦氣的分子更小，更易進(jìn)入水泥顆粒上的孔隙中，因此與氮氣相比，利用氦氣作為水泥密度的分析氣體，可獲取更為真實的密度值。

圖 1. 不同分析氣體和分析壓力下水泥樣品密度

不同的分析氣體的分析壓力引起的水泥密度結(jié)果差異，是不是儀器和操作方法引起的呢？我們用氮氣和氦氣，在相同分析壓力下測試無孔玻璃珠的密度，結(jié)果如表2所示。我們看到，不同氣體和不同壓力對玻璃珠的密度結(jié)果沒有明顯影響。證明上述結(jié)果差異不是儀器和操作方法引起的，是水泥顆粒孔隙引起的。

4. 總結(jié)

基于上述與分析，以氦氣為分析氣體，在較高分析壓力（如20 psig）下，使用BetterPyc 380可準(zhǔn)確測試水泥粉體的真實密度。同時，本文的實驗條件和分析方法亦適用于其他多孔粉體材料的密度測試和結(jié)果分析，以取得更加準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。